汽車的排放性

1、第四章第四章 汽車的排放性汽車的排放性汽車對大氣污染狀況及其控制性能，稱為排放性。n 主要學習：主要學習： 汽車的排放法規(guī)汽車的排放法規(guī) 新車排放法規(guī) 在用車排放法規(guī) 汽車的排放性及其影響因素汽車的排放性及其影響因素 CO、THC和和NOX的生成和污染的生成和污染 污染物生成的影響因素污染物生成的影響因素4.1 概述概述n汽車污染的三個主要來源汽車污染的三個主要來源1） 排氣管排出的廢氣排氣管排出的廢氣 CO、HC、NOx、碳煙、SO2、鉛化物2） 曲軸箱竄氣：HC3） 油箱、化油器、浮子室等處蒸發(fā)的汽油蒸汽： HC nCO： 無色無味有毒氣體，極易與血紅素結(jié)合，阻止血紅素和氧的結(jié)合。人吸入過

2、多的CO后，因缺氧而頭痛、頭暈等，嚴重時甚至死亡。n NOx： 是氮氧化物的總稱。刺激人眼粘膜，引起結(jié)膜炎、角膜炎，嚴重時還會引起肺氣腫。n HC: 對人眼及呼吸系統(tǒng)有刺激作用，對農(nóng)作物也有害。n HC和NOx在一定的地理、溫度、氣象條件下，經(jīng)強烈的陽光照射， 發(fā)生光化學反應，生成以臭氧（O3）、醛類為主的過氧化產(chǎn)物，稱為光化學煙霧。臭氧有很強的毒性，醛類對眼及呼吸道有刺激作用。此外，還妨礙生物的正常生長。n炭煙 是柴油機排氣中的一種成分，往往粘附SO2等物質(zhì)，對人和動物的呼吸道極為有害。n鉛化物: 影響造血功能，對消化、神經(jīng)系統(tǒng)也有刺激。n排放凈化方式排放凈化方式機內(nèi)凈化改善可燃混合氣的品質(zhì)

3、和燃燒狀況。措施：曲軸箱強制通風裝置PCV：把竄氣強行導入發(fā)動機，曲軸箱通風所需空氣由空濾器提供，降低HC排放。燃油蒸氣排放控制裝置ECS ：利用碳罐收集和清除汽油蒸汽，停車時吸收蒸汽，工作時吸入進氣系統(tǒng)。進氣加溫裝置EFES：在暖機期間把經(jīng)排氣加溫后的熱空氣送入進氣管，調(diào)節(jié)進氣溫度。 廢氣再循環(huán)裝置EGR：將520的廢氣再引入燃燒室，降低燃燒溫度，降低NOx ?？諝鈬娚溲b置AIS：用空氣泵將空氣噴入排氣歧管中，使廢氣中的HC和CO轉(zhuǎn)化為CO2和H2O等無害物質(zhì)。 發(fā)動機的計算機控制：根據(jù)進氣量確定基本噴油量，再根據(jù)其他傳感器（如冷卻液溫度傳感器、節(jié)氣門位置傳感器等）信號等對噴油量進行修正，使

4、發(fā)動機在各種運行工況下均能獲得最佳濃度的混合氣，從而提高發(fā)動機的動力性、經(jīng)濟性和排放性。n機外凈化機外凈化用外部附加裝置凈化排氣用外部附加裝置凈化排氣應用催化轉(zhuǎn)化方法，使CO轉(zhuǎn)化為CO2，HC轉(zhuǎn)化為CO2和H2O ，NOX轉(zhuǎn)化為N2和O2 。4.2 汽車排放法規(guī)汽車排放法規(guī)4.2.1 新車排放法規(guī)新車排放法規(guī) 輕型汽車排放檢測方法和限值標準是GB18352.22001和GB18352.32005。只有通過排放測試，才允許投放市場。n試驗方法 n試驗設(shè)備1 司機助手儀，2 冷卻風機， 3 底盤測功機滾筒， 4 被試汽車， 5 汽車排氣管， 6 取樣管路， 7 底盤測功機控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)， 8

5、打印機，9 顯示器， 10 尾氣分析系統(tǒng)， 11 尾氣采集系統(tǒng)，12 發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器n 限值標準國2限值標準國3和國4限值標準4.2.2 在用車排放法規(guī)在用車排放法規(guī)n輕型汽油車排放檢測方法和限值標準是GB182852005。n柴油車排放檢測方法和限值標準是和GB38472005。n汽車保有量迅速增長，機動車尾氣排放造成的空氣污染不斷加重，在大城市中尤為突出。據(jù)統(tǒng)計，北京等特大城市由汽車排放造成的大氣污染已占大氣總污染的50%以上。n有效控制汽車污染需要作好兩方面的工作。一是從新車開始就控制好污染物的排放水平，對新生產(chǎn)車的排放狀況進行型式認證檢測。二是對在用車作好排放監(jiān)管工作，實行車輛排放的

6、I/M制度，嚴格控制眾多的在用汽車的排放狀況。n前者是機動車低污染的前提條件，后者是保證車輛在正常的排放狀態(tài)下運行。n汽油車汽油車ASM排放測試排放測試ASM（Acceleration Simulation Mode）試驗方法ASM測試工況分為5025和2540兩個測試工況。5025工況的含義是汽車以25km/h勻速行駛，加載功率是在此行駛速度下后備功率的50（RM/148）。2540工況的含義是汽車以40km/h勻速行駛，加載功率是在此行駛速度下后備功率的25（RM/185）。排放測試時，汽車行駛速度和加載功率一定，汽車處于“穩(wěn)態(tài)”受力過程，又稱為穩(wěn)態(tài)測試方法。 ASM排放測試設(shè)備排放測試設(shè)

7、備1.司機助手儀，2.發(fā)動機轉(zhuǎn)速計，3.冷卻風機，4.空氣壓縮機，5.氣路，6.底盤測功機，7.被試汽車，8.取樣系統(tǒng)，9.操作臺，10.主控計算機，11.打印機，12.顯示器，13. 氣象卡，14. 五氣體分析儀 n汽油車簡易瞬態(tài)工況法排放檢測（汽油車簡易瞬態(tài)工況法排放檢測（IG195）一種基于汽車排放總質(zhì)量的檢測方法。先是怠速40秒，不采集排放數(shù)據(jù)，后是195秒的排放測試，行駛速度有怠速、加速、減速和勻速等工況，是一“瞬態(tài)”過程。根據(jù)汽車的道路行駛阻力加載，較好地模擬了汽車在城市道路上的實際行駛狀況。 t，s40195v，km/h153250 IG195測試設(shè)備1.司機助手儀，2.冷卻風機

8、，3.空氣壓縮機，4.底盤測功機，5.被試汽車，6.原始排放尾氣，7.環(huán)境空氣，8.集氣管，9.流量計，10.鼓風機，11.數(shù)據(jù)雙向通訊，12.顯示器和打印機，13.操作臺、主控計算機、五氣體分析儀、氣象卡等 n 汽油車雙怠速法排放檢測雙怠速測試方法 0.7額定轉(zhuǎn)速 2500rpm 2500rpm 高低 怠速轉(zhuǎn)速 30s 15s 30s 15s 30s 測試設(shè)備：四氣體分析儀n柴油車加載減速工況法排氣煙度測試在柴油車達到某一檔位的最高車速后，進行全負荷功率掃描過程中，應用“加載”方法迫使汽車“減速”行駛，得到柴油車輪邊功率特性曲線。該方法模擬柴油車的實際工作狀況，較之柴油車的自由加速煙度法可較

9、準確地檢測柴油車的實際煙度排放。先確定最大輪邊功率及其相應車速；繼之以檢測最大輪邊功率時相應車速（VelMaxHp）、90VelMaxHp和80VelMaxHp時的煙度排放狀況。只有當測得的最大輪邊功率大于或等于制造廠規(guī)定的發(fā)動機的額定功率值的50，測得的最大發(fā)動機功率轉(zhuǎn)速不超過制造廠規(guī)定值的10%，三點煙度測試值都滿足煙度排放限值要求時，該車的煙度排放測試才判定為合格。 測試方法其檢測設(shè)備和汽油車ASM尾氣排放檢測設(shè)備相近，不同之處是使用不透光煙度計取代五氣體分析儀。MaxHp80%VelMaxHpVelMaxHp90%VelMaxHpP, kWv, km/hn 柴油車自由加速法排氣煙度測試

10、測試方法先進行3次自由加速操作（油門踏板踩到底），不采樣。再進行3次自由加速操作，采樣。取后三次讀數(shù)的算術(shù)平均值作為所測煙度值。 1發(fā)動機怠速轉(zhuǎn)速，2發(fā)動機最高空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，3測試開始點 測試設(shè)備：不透光煙度計或濾紙煙度計4.3 汽車的排放性汽車的排放性4.3.1 CO的成因和影響因素的成因和影響因素n CO的成因的成因 燃油的化學成分是烴類CmHn，燃燒時： CmHn （m/2）O2mCO+（n/2）H2 有足夠O2時： 2H2O22H2O（水蒸氣） 2COO22CO2 CO2H2O（水蒸氣）H2CO2 當空然比達到14.7：1時，理論上不應產(chǎn)生CO。n CO生成的影響因素生成的影響因素2468

11、1010141614.712CO %空然比空燃比的影響在空燃比達到14.7之前：空燃比升高CO下降，空燃比增加1， CO下降3。在空燃比達到14.7后，CO不完全消失，主要原因是：空氣和燃油混合不均勻，總體上是稀混合氣，局部有濃混合氣，導致CO生成。 在高溫時，燃燒生產(chǎn)的CO2和H2O有極小部分分解生產(chǎn)CO。 2CO22CO+O2 2H2O2H2O2 CO2H2COH2O負荷的影響隨著車輛行駛阻力的增大，節(jié)氣門開度加大，發(fā)動機負荷增大，進氣管真空度減小，進氣歧管壓力增大。發(fā)動機在小負荷和大負荷工作時，混合氣較濃，CO生成較多，中等負荷， CO生成較少。CO， %進氣歧管壓力，kPa369204

12、06080怠速轉(zhuǎn)速的影響 怠速轉(zhuǎn)速增大，節(jié)氣門開度增大，燃燒狀況變好，CO下降。 怠速轉(zhuǎn)速每提高100r/min，CO排放量下降約10。 012600700800900r/minCO, %點火提前角的影響點火提前角增大， CO排放量有所增大。原因是發(fā)動機排氣溫度降低，使小部分CO在排氣系統(tǒng)中氧化為CO2的能力有所下降。點火提前角對燃油經(jīng)濟性有較大影響，點火提前角減少1度，燃油多消耗1。點火提前角的調(diào)整要兼顧到汽車的動力性、燃油經(jīng)濟性和排放性。12320 0 2040點火提前角，度CO, %44.3.2 HC的成因和影響因素的成因和影響因素n HC的成因 燃料未燃燒、未完全燃燒和燃料分解的中間產(chǎn)

13、物。 HC的成分復雜，以主要成分C8H18為例： 2C8H1825O216CO218H2O C8H18最終氧化成CO2和H2O，須經(jīng)過一系列的中間反應過程，燃燒時： 1）存在大量的N2的干擾； 2）氣缸內(nèi)部存在缸壁冷面和冷縫隙； 3）火焰?zhèn)鞑ゲ涣肌?這些原因使得燃油燃燒時不能全部生成CO2和H2O，導致HC排出。 n影響因素空燃比的影響HC， 1062001005017181916151413空燃比 空燃比小于17時，隨著空燃比的增大，HC排放量減少，原因是：缸壁冷面和冷縫隙減小；O2增加，有利于燃燒；排氣溫度上升，HC在排氣系統(tǒng)中氧化。 空燃比大于18時，隨著空燃比的增大，HC排放量增大，原

14、因是：混合氣過稀，火焰?zhèn)鞑ゲ涣?，甚至斷火；排氣溫度低，HC在排氣系統(tǒng)中不能快速氧化。負荷的影響30060090020406080發(fā)動機負荷（進氣歧管壓力），kPaHC, 10-6 進氣歧管壓力30kPa時，混合氣變稀，HC生成較少。n轉(zhuǎn)速的影響150020002500100200300400HC， 106n，r/min 轉(zhuǎn)速增高，HC排放降低，原因是： 氣缸中繞流混合和渦流擴散變好，使得混合氣的燃燒變好，缸壁冷面降低。排氣系統(tǒng)中繞流混合變好，HC氧化加強。發(fā)動機高速轉(zhuǎn)動時，排氣流速增大，HC在排氣系統(tǒng)中滯留時間短，HC氧化少，HC降低不明顯。怠速對HC的影響和對CO影響基本相同。n 點火時刻的

15、影響點火時刻的影響0102030100200300400點火提前角，度HC， 106 點火提前角增加，排氣溫度下降，HC氧化變少；同時缸壁冷面增加，導致HC增加。n排氣被壓的影響300100200102030排氣被壓，kPaHC，106 被壓增大，氣缸中殘余廢氣增多，混合氣稀釋，在不使燃燒過程變壞時，HC排放下降。當燃燒過程變壞時， HC排放增多。 4.3.3 NOx的成因和影響因的成因和影響因n NOX的成因 NOx包括N2O、NO、N2O3、NO2、N2O5等。 在高溫下： O2=2O O+N2=NO+N N+O2=NO+O 高溫富氧導致NOX產(chǎn)生。 n影響因素 空燃比對NOX生成的影響10001500200011161721NOX， 106空燃比混合氣較濃時，燃燒